MW級風(fēng)力發(fā)電機組軟PLC平臺研發(fā).pdf

1、嵌入式軟PLC是一種以嵌入式計算機平臺為運行系統(tǒng)以開放的IEC61131-3編程環(huán)境為開發(fā)系統(tǒng)的新型工業(yè)自動化控制器。目前大型風(fēng)力發(fā)電機組全部采用其作為主控制器，但國內(nèi)還沒有成熟的產(chǎn)品。為了打破國外在控制器技術(shù)上的壟斷，增強我國風(fēng)機自主創(chuàng)新能力，本論文在詳細分析了MW級風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)需求及發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種以3S公司的CodeSys為編程系統(tǒng)，PowerPC處理器結(jié)合VxWorks實時操作系統(tǒng)為運行環(huán)境的嵌入式軟PLC系

2、統(tǒng)。
　　本文研究了嵌入式軟PLC工作原理及IEC61131-3國際標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上介紹了滿足課題要求的軟PLC硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。整個硬件系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計，主要包括CPU模塊、I/O模塊、通信模塊、底板等。文中對CPU模塊做了詳細的設(shè)計研究，其核心處理單元包括一個PowerPC處理器和一個FPGA構(gòu)建的協(xié)處理器。前者負(fù)責(zé)控制程序及系統(tǒng)程序的執(zhí)行，后者則主要用于管理所有I/O模塊，實現(xiàn)CPU模塊與I/O模塊之間的數(shù)據(jù)交互。
　

3、　本文重點設(shè)計并實現(xiàn)了嵌入式軟PLC軟件系統(tǒng)。在詳細研究了VxWorks操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將其移植到了PowerPC處理器上，構(gòu)成了能獨立運行的嵌入式計算機平臺。同時，針對如何在該平臺上實現(xiàn)基于CodeSys的軟PLC做了系統(tǒng)的分析，核心工作包括實現(xiàn)主調(diào)度程序、通過共享數(shù)據(jù)區(qū)實現(xiàn)PLC應(yīng)用程序與系統(tǒng)程序之間的數(shù)據(jù)交互、實現(xiàn)CodeSys環(huán)境下I/O驅(qū)動程序及用戶函數(shù)庫以及各個模塊之間的時間同步算法研究與實現(xiàn)等。為了更好的利用系統(tǒng)，文中對

4、如何利用其進行控制系統(tǒng)的二次開發(fā)做了詳細的闡述，特別地在如何進行算法實現(xiàn)上研究了將simulink程序直接運用到實時控制系統(tǒng)中的方法。
　　最后，本文針對湘電風(fēng)能2MW風(fēng)力發(fā)電機組，提出了基于本課題軟PLC系統(tǒng)的控制系統(tǒng)解決方案。通過工廠安裝調(diào)試表明，風(fēng)機控制程序運行正常，各種算法運行正常，I/O模塊各個通道能夠正確驅(qū)動執(zhí)行器，在國內(nèi)首家成功實現(xiàn)了風(fēng)機控制系統(tǒng)的國產(chǎn)化。本系統(tǒng)作為開放的控制平臺，可以擴展到工業(yè)控制的其他領(lǐng)域，具有非